Ректификационная установка непрерывного действия
Расчет ректификационной колонны. Переход к мольным концентрациям, минимальное и рабочее флегмовое число. Определение числа теоретических ступеней процесса ректификации и размеров колонны графическим способом. Расчёт насоса и вспомогательного оборудования.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.10.2015 |
| Размер файла | 193,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ»
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Курсовой проект
на тему
Ректификационная установка непрерывного действия
Выполнил: студент гр.146
Мхитарян Е.Л.
Руководитель: к.т.н., доцент
Никифоров А.О.
Санкт-Петербург 2014
Содержание
- Введение
- 1. Расчет ректификационной колонны
- 1.1 Переход к мольным концентрациям
- 1.2 Определение минимального и рабочего флегмовых чисел
- 1.3 Материальный баланс процесса
- 1.4 Определение числа теоретических ступеней процесса ректификации графическим способом
- 1.5 Вычисление числа действительных тарелок
- 1.6 Определение размеров колонны
- 1.7 Тепловые расчеты установки
- 2. Расчет вспомогательного оборудования
- 2.1 Расчет трубопровода
- 2.2 Расчет и выбор насоса для подачи исходной смеси на установку
- Библиографический список
Введение
ректификационный мольный колонна
Ректификация - это ступенчатое или непрерывное взаимодействие неравновесных по составу жидкости и пара. При этом жидкость по колонне стекает сверху вниз, а пар поднимается снизу вверх.
Ректификация проводится:
- при атмосферном давлении
- под вакуумом (применяется в том случае, если компоненты имеют высокую температуру кипения). Вакуум снижает температуру кипения.
- при повышенном давлении (применяется для разделения газовых смесей, находящихся в жидком состоянии).
Рассмотрим схему ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси этиловый спирт - вода при атмосферном давлении (рис.1).
В системе этиловый спирт - вода:
tкип. э.с. = 78,3 0С
tкип. воды = 100 0С
Поэтому в дальнейшем этиловый спирт и воду заменяю на обозначения НКК (низкокипящий компонент) и ВКК (высококипящий компонент) соответственно.
Ректификационная колонна (4) имеет цилиндрический корпус, внутри установлены контактные устройства в виде тарелок. Под нижнюю тарелку колонны подается водяной пар, который также называется «острым паром». Он подается на установку от ТЭЦ. В данной установке нет смысла устанавливать кипятильник, т.к. жидкость, которая стекает вниз по колонне, представляет собой чистый ВКК. Водяной пар восходящим потоком поднимается из куба колонны, при этом на каждой тарелке колонны происходит массообмен и пар выходит из верхней части колонны близким по составу к точке азеотропе. Поступает в дефлегматор (5), здесь пар НКК конденсируется и конденсат пара поступает в делитель (6), где разделяется на два потока: готовый продукт - дистиллят и флегму, которая возвращается в колонну на верхнюю тарелку. Флегма создает нисходящий поток жидкости в ректификационной колонне. При стекании жидкости вниз в нее переходит ВКК и в этот же момент из нее испаряется НКК. Пар проходит через слой жидкости. На каждой тарелке температура пара больше, чем температура кипения жидкости. В результате из пара конденсируется частично ВКК, а теплота, выделившаяся при конденсации, идет на испарение из жидкости НКК.
Рис.1 Схема ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси этиловый спирт - вода при атмосферном давлении.
1 - емкость исходной смеси; 2, 9 - насосы; 3 - теплообменник - подогреватель; 4 - ректификационная колонна тарельчатого типа; 5 - дефлегматор; 6 - делитель; 7 - холодильник дистиллята; 8 - емкость для сбора дистиллята; 10 - холодильник кубовой жидкости; 11 - емкость для сбора кубовой жидкости.
Дистиллят поступает в холодильник (7), после охлаждения противоточным потоком воды, дистиллят поступает в емкость для сбора дистиллята (8). Исходная смесь из промежуточной емкости (1) с помощью насоса (2) поступает в теплообменник - подогреватель (3), далее идет в колонну. Исходная смесь поступает на ту тарелку колонны, на которой состав жидкости и ее температура кипения будут такими же, как состав и температура кипения исходной смеси. Эта тарелка называется тарелкой кипения, она делит колонну на две части. Выше тарелки кипения - укрепляющая часть колонны, т.к. здесь происходит обогащение паров НКК. А ниже тарелки питания находится исчерпывающая часть колонны, здесь из жидкости удаляется НКК для того, чтобы в холодильник кубовой жидкости (10) стекала жидкость, близкая по составу к ВКК. После жидкость охлаждается и стекает в емкость для сбора кубовой жидкости (11).
1. Расчет ректификационной колонны
1.1 Переход к мольным концентрациям
Используя формулу из табл.6.2. [2], выразим заданные массовые концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка в мольных долях.
Мольная доля НКК в дистилляте:
где Мэ = 46 г/моль - мольная масса этилового спирта;
Мв = 18 г/моль - мольная масса воды.
Мольная доля НКК в исходной смеси:
Мольная доля НКК в кубовом остатке:
1.2 Определение минимального и рабочего флегмовых чисел
На рис. 2 диаграммы y-x линия равновесия построена по данным табл.2 [1]. Линия равновесия пересекает диагональ квадрата при .
Для расчета минимального флегмового числа заданные массовые концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка переводим в мольные доли (см. п.1.1).
Затем от оси абсцисс из точек с абсциссами (точка А) и (точка В) восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с диагональю квадрата. Соединяем точки А и В. Так как прямая пересекает линию равновесия, то из точки А проводим касательную к линии равновесия и определяем значение отрезка S, отсекаемого этой касательной на оси ординат. Отрезок АВ определяет положение рабочей линии укрепляющей части колонны при , что дает рассчитать значение минимального флегмового числа. Эта рабочая линия отсекает на оси ординат отрезок S =0,352. По уравнению (1) [1] рассчитываем величину минимального флегмового числа:
Для расчета рабочего флегмового числа воспользуемся упрощенным методом оптимизации. Расчеты проводятся на ЭВМ по программе, которая учитывает эффективность верхней и нижней частей колонны у тарелки питания и у верхней тарелки, а также эффективность куба.
При проведении расчета эффективности колонны, были получены следующие данные:
|
Рабочее флегмовое число |
Число теоретических тарелок |
N(R+1) |
|||
|
в колонне |
В нижней ее части |
в верхней ее части |
|||
|
1,3596 |
19.98138 |
8.173255 |
11.80813 |
47.14007 |
|
|
1,6068 |
16.37612 |
6.575423 |
9.800693 |
42.60926 |
|
|
1,854 |
14.55782 |
5.705005 |
8.852813 |
41.54001 |
|
|
2,1012 |
13.86442 |
5.123603 |
8.740733 |
42.99633 |
|
|
2,3484 |
12.64106 |
4.704117 |
7.936946 |
42.32734 |
|
|
2,5956 |
12.24947 |
4.390268 |
7.859199 |
44.04419 |
|
|
2,8428 |
11.95217 |
4.12475 |
7.827417 |
45.92979 |
|
|
3,09 |
11.05534 |
3.891936 |
7.163406 |
45.21635 |
|
|
3,3372 |
10.8396 |
3.702079 |
7.137518 |
47.0135 |
|
|
3,5844 |
10.66297 |
3.546744 |
7.116227 |
48.88333 |
Используя полученные данные, определим оптимальное значение рабочего флегмового числа. Упрощенный метод основан на допущении, что затраты на процесс ректификации пропорциональны объему ректификационной колонны. Принимают, что рабочий объем колонны пропорционален произведению N(R+1), где N - эффективность колонны, выраженная в теоретических ступенях разделения (теоретических тарелках).
Оптимальное флегмовое число соответствует минимуму на кривой на рис.3 (приложение) N(R+1)=f(R).
Rопт=1.854
1.3 Материальный баланс процесса
При обогреве ректификационной колонны непрерывного действия острым паром, который подается в куб колонны под нижнюю тарелку уравнения материального баланса можно составить только через мольные расходы и мольные доли низкокипящего компонента в паровой и жидкой фазах.
Так как мольный расход пара Gv не изменяется по всей высоте колонны, а изменяется только его состав, то можно составить уравнение материального баланса по всем компонентам, участвующим в процессе (в мольных расходах).
Для того, чтобы провести расчет материальных потоков по уравнениям (8), ( 9 ) и ( 6 ) [1] необходимо по заданному массовому расходы рассчитать мольный расход исходной смеси:
Где GF и - соответственно мольный и массовый расходы исходной смеси; - мольная масса исходной смеси.
Мсм = МАх + МВ(1-х) = 46,07*0,084 + 18(1-0,084) = 20,4 кмоль/кг
МА - мольная масса этилового спирта.
МВ - мольная масса воды.
Производительность по исходной смеси
= 8500 кг/ч = 2.361 кг/с
Мольный расход исходной смеси:
GF = 2.361/20,4 = 0,116 кмоль/с
Мольный расход дистиллята:
Мольный расход кубового остатка
кмоль/с
Мольный расход острого пара:
Проверка результатов вычислений осуществляется по уравнению (11)[1].
;
0.116 + 0.0351 = 0.0123 + 0.139
0.1511 = 0.1513
Пересчет мольных расходов в массовые по уравнению (12)[1].
Массовый расход дистиллята:
= GD MсмD
Где МсмD = МАхD + МВ(1-хD) - мольная масса дистиллята
МсмD = 46,07*0,787 + 18(1-0,787) = 40.03 кмоль/кг
, GD - массовый и мольный расход дистиллята
= 0.0123*40.03 = 0,492 кг/с
Массовый расход кубового остатка:
= GW MсмW
где МсмW = МАхW + МВ(1-хW) - мольная масса дистиллята
кг/моль
, GW - массовый и мольный расход кубового остатка.
= 0,139*18=2,5 кг/с
Массовый расход острого пара:
= GV MсмV
где МсмV = МАхV + МВ(1-хV) - мольная масса дистиллята
МсмV = 18 кмоль/кг
, GV - массовый и мольный расход острого пара.
= 0,036*18=0,648 кг/с
В дальнейшем расход греющего (острого) пара уточняется при решении уравнения теплового баланса колонны.
1.4 Определение числа теоретических ступеней процесса ректификации графическим способом
Для определения числа теоретических тарелок графическим способом на диаграмме у - х (см. приложения), на которой изображена линия равновесия необходимо провести рабочие линии для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны.
При обогреве куба ректификационной колонны острым паром уравнения рабочих линий принимают вид:
для укрепляющей части колонны:
для исчерпывающей части колонны:
- относительный (на 1 кмоль дистиллята) мольный расход питания (исходной смеси).
При Rопт=1.854
Построение рабочих линий:
1. при x=xD находят точку А на диагонали квадрата.
2. откладывают отрезок S на оси ординат (точка D)
3. соединяют пунктирной линией точки А и D.
4. при x=xW находят точку В на линии АD
5. соединяют А с В - это рабочая линия укрепляющей части колонны
6. соединяют В с С - это рабочая линия исчерпывающей части колонны
Т.к. концентрация НКК в кубовом остатке xW очень мала, то графическое построение ступеней процесса проводят при увеличении масштаба в области малых концентраций. Сначала увеличивают масштаб левого нижнего угла диаграммы у-х в 100 раз (рис.4) и строят на нем первую ступень. Затем увеличивают масштаб в 10 раз (рис.5) и строят вторую ступень. Для построения третьей ступени увеличивают масштаб в 2,5 раза (рис.6). дальше строят ступени на основной диаграмме у-х до значения х=0,75, т.к. дальше линия равновесия очень близка к рабочей линии укрепляющей части колонны и ввиду этого возможны значительные погрешности. Поэтому построение теоретических ступеней процесса заканчивают, увеличив масштаб правого верхнего угла в 2,5 раза (рис.7).
В результате оптимизации было получено число теоретических тарелок 17,37249 (см. приложения).
При определении числа теоретических тарелок графическим способом было получено 15 тарелок, что примерно совпадает с результатами оптимизации.
1.5 Вычисление числа действительных тарелок
С целью упрощения расчет вводят понятие коэффициент полезного действия колонны , который представляет собой усредненное значение . Для многоколпачковых тарелок спиртовых колонн (в частности при разделении смеси этиловый спирт - вода), работающих при атмосферном давлении, рекомендуемое значение = 0,47.
Тогда число действительных тарелок в верхней части колонны составит
а в нижней
.
Если и чаще всего дробные числа, то и - целые числа с округлением всегда в большую сторону. Общее число тарелок в колонне составит .
1.6 Определение размеров колонны
Для расчета диаметра колонны необходимо рассчитать следующие параметры.
Средние мольные доли низкокипящего компонента в жидкости:
а) в верхней части колонны
б) в нижней части колонны
Средние мольные доли НКК в паровой фазе:
а)в верхней части колонны
б) в нижней части колонны
Средние температуры пара в верхней и в нижней частях колонны определяют по t - х,у диаграмме, построенной по данным табл.1 [1] используя значения и (на линии конденсации).
и
Средние мольные массы пара:
а) для верхней части колонны
б) для нижней части колонны
Средние плотности пара в верхней и в нижней частях колонны рассчитывают по уравнению Клапейрона:
а) в верхней части колонны
б) в нижней части колонны
где Т0= 273 К, а Р0= 760 мм рт.ст. - параметры, соответствующие нормальным условиям; Тср= (tcp+273) К - средняя температура пара в верхней и нижней частях колонны;
Р - рабочее давление в колонне, мм рт.ст.
Так как колонна работает при атмосферном давлении, то в первом приближении можно принять Р=Р0.
Средние температуры жидкости в верхней и в нижней частях колонны определяют по t - х,у диаграмме по значениям и (на линии кипения).
При средних температурах жидкости и применяя линейную интерполяцию, по табл. ХХХ1Х[2] определяю плотности воды и, а по табл. IV[2] плотности второго компонента смеси (этилового спирта) и .
Плотности воды
а) в верхней части колонны
;
б)в нижней части колонны
;
Плотности этилового спирта:
а) в верхней части колонны
;
б) в нижней части колонны
Средние массовые доли НКК в жидкости:
а) в верхней части колонны
б) в нижней части колонны
Средние плотности жидкости рассчитывают по уравнению:
а) в верхней части колонны
,
б) в нижней части колонны
, .
Учитывая, что в нижней и верхней частях колонны, рекомендуемую скорость пара для обеих частей колонны рассчитывают по формуле, где С - коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния h -между ними, рабочего давления в колонне и нагрузки колонны по жидкости определяют по рис.7.2. [2].
Предположим, что расстояние между тарелками h = 400 мм [см.3,табл.14.14], тогда С= 0,043.
а) в верхней части колонны
б) в нижней части колонны
.
Объемный расход проходящего по колонне, работающей при атмосферном давлении, пара при средней его температуре в колонне
составит:
После расчета по уравнению (15) [1] диаметров колонны для верхней и нижней ее частей по большему значению диаметра в соответствии с имеющимися нормалями [3, стр.211] выбирают тип колонны с. По выбранному диаметру DH уточняют значения скорости пара w=V/(0,758·D 2) в колонне и выписывают ее основные конструктивные размеры.
Диаметр колонны:
а) в верхней части:
б) в нижней части колонны
Больше диаметр в верхней части колонны, ближе к нему тип колонны: ТСК-I с D= 1000 мм (с колпачковыми тарелками). Тогда уточненная скорость:
.
Высота тарельчатой (расстояние между верхней и нижней тарелками) части колонны равна
,
где n - общее число тарелок в колонне (рассчитанное ранее).
Общая высота колонны:
,
где ориентировочно принимают
.
1.7 Тепловые расчеты установки
Уточнение расхода острого пара , подаваемого под нижнюю тарелку колонны, осуществляется из уравнения теплового баланса колонны при подаче в нее острого пара:
где - массовые расходы исходной смеси, дистиллята и кубового остатка; Iп - энтальпия острого пара при давлении рк в кубе колонны; cF, cD, cw - удельные теплоемкости исходной смеси, дистиллята и кубового остатка при соответствующих их температурах tF, tD и tw; tF - температура кипения исходной смеси, определенная по t - x,y диаграмме при xF (линия кипения); tD - температура дистиллята, определенная по t - х,у диаграмме при xD (линия кипения); tw - температура кубового остатка в кубе колонны при давлении Рк (определяется по табл. XXXIX [2]); QД - расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре; Qпот - тепловые потери в окружающую среду.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре, определяется зависимостью:
Где rD - удельная теплота конденсации паровой смеси в дефлегматоре. По правилу аддитивности:
rэ и rв - удельные теплоты конденсации этилового спирта и воды при температуре tD. Применяя линейную интерполяцию, значение гэ= 849,13 кДж/кг находят по табл. ХLV [2], а rв=2313,6 кДж/кг - по табл. - LVI [2].
С учетом, что сопротивление одной колпачковой тарелки Дрт составляет около 800 Па, давление в кубе колонны приблизительно равно
где Ратм = 101300 Па (760 мм рт.ст.); n - число действительных тарелок в колонне.
Размерность давления Рк переводят (с точностью до одной десятой с округлением в большую сторону) в ат и по табл. LVII [2], применяя линейную интерполяцию, находят Iп=2689.5 кДж/кг и tw=106,45єС.
Удельные теплоемкости сD, сw и сF рассчитывают по правилу аддитивности:
Где - удельные теплоемкости этилового спирта при температурах tD, tw и tF , соответственно, определяют по номограмме рис.XI [2], а - удельные теплоемкости воды при тех же температурах по табл.XXXIX [2]; xD, xw, xF - массовые доли низкокипящего компонента в дистилляте, кубовом остатке и в исходной смеси.
Уточненный расход острого пара с учетом тепловых потерь Qпот в размере wn=(3 ч 5)% от полезно затрачиваемой теплоты в соответствии с уравнением (16 [1]) и ц - влажность пара в долях (принимают ц=0,02ч0,05),(1- ц) - сухость пара.
Определим расход теплоты в паровом подогревателе 3 (рис.1) исходной смеси при нагреве ее до температуры кипения tF, где wn - процентная доля тепловых потерь (аналогична ранее принятому значению); t0 - начальная температура исходной смеси (по заданию); c'F - удельная теплоемкость исходной смеси, определенная по правилу аддитивности, при средней температуре (tF + t0)/2.
Расход греющего пара в подогревателе исходной смеси (с давлением и влажностью острого пара), где rп - удельная теплота конденсации греющего пара при давлении РП=РК, определяемая по табл.LVII [2](rп =2243кДж/кг) равно:
Общий расход пара на установку:
При расчете расходов воды, подаваемой на дефлегматор и в холодильники для охлаждения дистиллята и кубового остатка, необходимо задаться ее начальной температурой. Так как в курсовом проекте не указано конкретное географическое место, для которого проектируется установка, то принимаем температуру tH=(15ч25)єС (наиболее плохие условия теплообмена в летний период, зимой расход воды уменьшается).
Во всех трех теплообменных аппаратах поступающая в них вода нагревается до какой-то температуры tK.
Максимально вода в дефлегматоре может нагреться до tK, которая на (10ч20) С меньше tD (температуры конденсации пара в дефлегматоре). Разность (tD-tK) - движущая сила в аппарате на выходе из него не может быть меньше 10єС, иначе резко возрастает требуемая поверхность конденсации и габариты дефлегматора.
Такая же t'K и по тем же причинам (при противоточном движении теплоносителей) будет на выходе воды из холодильника дистиллята.
Температура воды t"K на выходе ее из холодильника кубового остатка (при противоточном движении теплоносителей) принимается на (10ч20)°С меньше tw (температуры кубовой жидкости).
Температуры охлажденных дистиллята t'D и кубового остатка t'w могут быть приняты на (10ч20) С больше tH (при противотоке теплоносителей).
Количество теплоты Qд, которое принимает вода от конденсирующегося в дефлегматоре пара, определено ранее. Расход теплоты, которые вода принимает в холодильнике дистиллята Qxд :
Пусть tН =25єС, tK = 63,37 єС, t'K= 63,37 єС, t"K =96,45 єС, t'D =35єС и t'w=35єС.
.
Расход теплоты, которые вода принимает в холодильнике кубового остатка Qхк.
Расходы охлаждающей воды:
- в дефлегматоре
- в холодильнике дистиллята
-в холодильнике кубового остатка
где - теплоемкости воды при средней ее температуре в соответствующих аппаратах.
Вода из этих трех аппаратов может быть направлена в систему горячего водоснабжения. Составим уравнения материального и теплового балансов и определим, сколько всего воды и с какой температурой может быть направлено в систему горячего водоснабжения.
Уравнение материального баланса:
Уравнение теплового баланса:
2. Расчет вспомогательного оборудования
2.1 Расчет трубопровода
Для определения внутреннего диаметра трубопровода необходимо рассчитать объемные расходы и скорость движения жидкости или пара.
Для определения объемных расходов необходимо знать плотности материальных потоков. Плотности исходной смеси, дистиллята, кубового остатка и флегмы при соответствующих температурах tF, tD, tw и tR = tD рассчитываются по уравнению (19)[1].
Плотность исходной смеси при tF = 87,36 0C:
Плотность дистиллята при tD = 78,37 0C:
Плотность кубового остатка при tW = 106,45 0C
Плотность флегмы при tR = tD = 78,37 0C
Плотность острого пара при давлении Рк = 1,3 ат находят путем линейной интерполяции по табл.LVII[2].
Плотность пара на дефлегматор определяют по уравнению:
,
где MD - мольная масса пара на выходе из колонны; Т = (tD + 273) К= =(78,37+273) - температура пара (tD определяется по t - х,у диаграмме при yD=xD на линий конденсации); Р=Р0, так как колонна работает при атмосферном давлении.
Объемные расходы материальных потоков:
- исходной смеси
- дистиллята
- кубового остатка
- флегмы
- острого пара
- пара на дефлегматоре
.
Скорости материальных потоков выбирают по табл. 1.1. [2] или по данным раздела 1.2. [3]. При этом считают, что движение флегмы, дистиллята и кубового остатка происходит самотеком, а движение исходной смеси под напором. Скорость пара выбирают по давлению.
Внутренние диаметры трубопровода:
- исходной смеси
- дистиллята
- кубового остатка
- флегмы
- острого пара
- пара на дефлегматоре
.
По рассчитанным значениям D выбирают стандартные трубопроводы из раздела 1.2. [3] и уточняют значения реальных скоростей материальных потоков.
1. ;
2. ;
3. ;
4. ;
5. ;
6.
2.2 Расчет и выбор насоса для подачи исходной смеси на установку
Выбор насоса производится по двум параметрам: объемной производительности и сопротивлению сети, на которую работает насос.
Для расчета объемного расхода исходной смеси при известном массовом расходе GF необходимо рассчитать ее плотность с0 при заданной температуре to по формуле (19)[1]. to=25єС, с0=948,26 кг/мі. Тогда объемный расход составит:
Так как в задании на проектирование не дается план расположения оборудования в цехе, то некоторыми физическими параметрами задаемся условно.
Принимаем длину трубопровода в интервале от 20 до 40м. Трубопровод имеет от 6 до 10 отводов (поворотов), для которых значение коэффициента местного сопротивления находят по табл. ХШ [2], принимая значения ц и R0/d. Из той же таблицы определяют значение коэффициента местного сопротивления для диафрагмы, установленной на трубопроводе для контроля расхода исходной смеси, а также коэффициенты местных сопротивлений для вентилей в количестве от 2 до 4 штук. В суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений включают также вход исходной смеси в подогреватель и в колонну на тарелку питания и выход из подогревателя в трубопровод.
Пусть ; 8 отводов с ц=90єС и R0/d=4 ж=8·1·0,11=0,88; два входа с острыми краями в подогреватель и в колонну ж=0,5 и ж=0,5; вход из подогревателя ж=1; диафрагма с m=0,3, тогда ж=18,2; 2 вентиля нормальных с D=32 мм (см. п.2.1) ж=5,21·2=10,42.
Геометрическая высота Нг подъема исходной смеси определяется следующим условием: Нп - высота подставки, на которую устанавливают колонну, принимаем Нп= 1,2 м; Нкн - высота нижней (кубовой) камеры, рассчитана в п.1.7; h - расстояние между тарелками, принято ранее; nн - число тарелок в нижней части колонны, рассчитано в п. 1.6.
Скорость движения исходной смеси в трубопроводе (см. п.2.1) wт=0.481 м/с, уточненная после выбора стандартного трубопровода.
Значение лт зависит от режима движения жидкости по трубопроводу. Поэтому необходимо рассчитать критерии Рейнольдса, где коэффициент динамической вязкости м находят путем линейных интерполяций по табл. VI[2] c учетом вязкости воды, т.к при при t0=25єС. м=0.0008937Па·с.
При турбулентном режиме:
.
Гидравлическое сопротивление пластинчатого подогревателя исходной смеси ДРпод = 4000
,
где nв число тарелок в укрепляющей части колонны, рассчитано в п.1.6; ДРтар - сопротивление одной тарелки было установлено в п.1.7.
Сопротивление сети:
Для преодоления гидравлического сопротивление сети потребуется обеспечить напор в метрах столба жидкости:
.
Выбор насоса осуществляется по данным приложения 1.1., стр.38 [3] при условии: Q и Н для насоса должны быть несколько больше рассчитанных значений VF и Нс. Выбираем насос марка Х20/18 с:
Библиографический список
1. Расчет установки непрерывного действия: Методические указания к расчету курсового проекта./ Сост. О.А.Кокушкин, А.О.Никифоров, М.В.Завьялов; СПбГТУРП. СПб., 2007.
2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Изд. 12-е. М.: 2005.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. /Под ред. Ю.И. Дытнерского. 2-е изд. М.: Химия, 1991.
4. Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. - Л.:Наука, 1996.
5. Бушмелев В.А., Вольман Н.С., Кокушкин О.А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства. М.: 1985.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Материальный баланс ректификационной колонны непрерывного действия для разделения ацетона и воды, рабочее флегмовое число. Коэффициенты диффузии в жидкости для верхней и нижней частей колонны. Анализ коэффициента массопередачи и расчет высоты колонны.
курсовая работа [107,7 K], добавлен 20.07.2015Понятие и технологическая схема процесса ректификации, назначение ректификационных колонн. Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения смеси бензол-толуол с определением основных геометрических размеров колонного аппарата.
курсовая работа [250,6 K], добавлен 17.01.2011Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число. Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны. Объемные расходы пара и жидкости. Гидравлический расчет ректификационной колонны. Тепловой расчет установки и штуцеров.
курсовая работа [520,4 K], добавлен 04.05.2015Сущность процесса ректификации. Проектирование ректификационной установки с тарельчатой колонной непрерывного действия метиловый спирт–вода. Расчет расхода кубового остатка и дистиллята, и габаритных размеров колонны. Подбор вспомогательного оборудования.
курсовая работа [629,4 K], добавлен 14.11.2012Понятие процесса ректификации. Расчет материального баланса процесса. Определение минимального флегмового числа. Конструктивный расчёт ректификационной колонны. Определение геометрических характеристик трубопровода. Технологическая схема ректификации.
курсовая работа [272,4 K], добавлен 03.01.2010Характеристика процесса ректификации. Технологическая схема ректификационной установки для разделения смеси гексан-толуол. Материальный баланс колонны. Гидравлический расчет тарелок. Определение числа тарелок и высоты колонны. Тепловой расчет установки.
курсовая работа [480,1 K], добавлен 17.12.2014Технологическая схема ректификационной установки. Материальный баланс, расчет флегмового числа. Определение средних концентраций, скорости пара и высоты колонны. Гидравлический и тепловой расчет. Параметры вспомогательного оборудования для ректификации.
курсовая работа [887,3 K], добавлен 20.11.2013Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси ацетон-вода. Материальный баланс колонны. Скорость пара и диаметр колонны. Гидравлический расчет тарелок, определение их числа и высоты колонны. Тепловой расчет установки.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.05.2011Расчет ректификационной колонны с ситчатыми тарелками для разделения бинарной смеси ацетон – бензол. Определение геометрических параметров колонны, гидравлического сопротивления и тепловых балансов. Расчет вспомогательного оборудования установки.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 16.06.2023Определение скорости пара и диаметра колонны, числа тарелок и высоты колонны. Гидравлический расчет тарелок. Тепловой расчет колонны. Выбор конструкции теплообменника. Определение коэффициента теплоотдачи для воды. Расчет холодильника для дистиллята.
курсовая работа [253,0 K], добавлен 07.01.2016Описание действия установки для разделения бинарной смеси этанол - вода. Составление и описание технологической схемы ректификационной установки, расчет основного аппарата (колонны), подбор вспомогательного оборудования (трубопроводов и обогревателя).
курсовая работа [480,7 K], добавлен 08.06.2015Ректификационная колонна непрерывного действия с ситчатыми тарелками, расчет материального баланса. Дистиллят, кубовый остаток и мольный расход питания. Гидравлический расчет тарелок. Число тарелок и высота колонны. Длина пути жидкости на тарелке.
контрольная работа [89,9 K], добавлен 15.03.2009Материальный и тепловой расчеты ректификационной колонны непрерывного действия, дефлегматора, подогревателя исходной смеси и холодильников для охлаждения готовых продуктов разделения. Выбор питающего насоса по расходуемой энергии конденсатоотводчика.
курсовая работа [10,0 M], добавлен 17.05.2010Материальный баланс процесса ректификации. Расчет флегмового числа, скорость пара и диаметр колонны. Тепловой расчет ректификационной колонны. Расчет оборудования: кипятильник, дефлегматор, холодильники, подогреватель. Расчет диаметра трубопроводов.
курсовая работа [161,5 K], добавлен 02.07.2011Материальный баланс колонны ректификационной установки. Построение диаграммы фазового равновесия. Число теоретических тарелок колонны, расход пара и флегмы в колонне. Внутренние материальные потоки. Расчет площади поверхности кипятильника и дефлегматора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 11.05.2015Гидравлический и тепловой расчет массообменного аппарата. Определение необходимой концентрации смеси, дистиллята и кубового остатка. Материальный баланс процесса ректификации. Расчет диаметра колонны, средней концентрации толуола в паре и жидкости.
курсовая работа [171,0 K], добавлен 27.06.2016Процесс ректификации. Технологическая схема ректификационной установки для разделения смеси диоксан–толуол. Расчет параметров дополнительных аппаратов для тарельчатой колонны. Выбор конструкционных материалов, расчет теплового и материального баланса.
курсовая работа [461,0 K], добавлен 30.11.2010Расчет и проектирование колонны ректификации для разделения смеси этанол-вода, поступающей в количестве 10 тонн в час. Материальный баланс. Определение скорости пара и диаметра колонны. Расчёт высоты насадки и расчёт ее гидравлического сопротивления.
курсовая работа [56,3 K], добавлен 17.01.2011Технологические основы процесса ректификации, его этапы и принципы. Определение минимального числа тарелок, флегмового числа и диаметра колонны. Тепловой и конструктивно-механический расчет установки. Расчет тепловой изоляции. Автоматизация процесса.
курсовая работа [300,4 K], добавлен 16.12.2015Ректификация как способ разделения жидких смесей в промышленности. Определение размеров колонны. Гидравлический расчет тарелок и давления в кубе. Расчет насоса, подогревателя сырья, дефлегматора и кипятильника. Тепловой и материальный баланс колонны.
курсовая работа [240,8 K], добавлен 07.02.2015
